Способ проветривания высокогазообильных очистных забоев

 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для техники безопасности. Цель изобретения - повышение эффективности проветривания очистного забоя за счет снижения газопылевыделения и уменьшения местных скоплений метана в призабойной зоне при работе выемочной машины. Свежий воздух подают к забою. Осуществляют перераспределение расхода отсасываемой пылегазовоздушной смеси между скважинами, находящимися б зоне работы выемочной машины. Последняя ограничена прямоугольной вертикальной проекцией выемочной машины на плоскость очистного забоя и остальными скважинами. Расход пылегазовоздушной смеси через скважины, находящиеся в зоне работы выемочной машины, определяют по математической формуле. Пылегаэовоздушную смесь изолированно отводят за ограждающую крепь и удаляют через выработанное пространство отрабатываемого столба. При подогреве выемочного столба спаренными оконтуривающими выработками отсасываемую газопылевоздушную смесь изолированно отводят через сбойки, пройденные в эти выработки. 2 з.п.ф-лы, 3 ил. fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

l (н)5 E 21 F 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР,1

t °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4693761/03 (22) 18,05.89 (46) 07,09.91. Бюл, М 33 (71) Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (72) Г.Г. Сте коль щи ко в, В. И. Мурашев, С. Ю, Ерохин, В.С.Лужзиш и В.И. Беляев (53) 622.45(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1234656, кл. Е 21 F 1/00, 1984, Патент США М 4483238, кл. Е 21 F 1/00. 1984. (54) СПОСОБ ПРОВЕТРИВАНИЯ ВЫСОКОГАЗООБИЛЬНЫХ ОЧИСТНЫХ ЗАБОЕВ (57) Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для техники безопасности. Цель изобретения — повышение эффективности проветривания очистного забоя за счет снижения газопылевыделения и уменьшения местных

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к технике безопасности, и может быть использовано при отработке высокогазоносных угольных пластов длинными столбами. Целью изобретения является повышение эффективности проветривания очистного забоя за счет снижения газопылевыделения и уменьшения местных скоплений метана в призабойной зоне при работе выемочной машины.

На фиг. 1-3 приведены схемы, поясняющие способ.

Способ проветривания высокообильных очистных забоев включает подачу свежего воздуха и отвод отработанной струи, а. Ж 1675568 А1 скоплений метана в призабойной зоне при работе выемочной машины. Свежий воздух подают к забою. Осуществляют перераспределение расхода отсасываемой пылегазовоздушной смеси между скважинами, находящимися в зоне работы выемочной машины. Последняя ограничена прямоугольной вертикальной проекцией выемочной машины на плоскость очистного забоя и остальными скважинами. Расход пылегазовоздушной смеси через скважины, находящиеся в зоне работы выемочной машины, определяют по математической формуле.

Пылегазовоздушную смесь изолированно отводят за ограждающую крель и удаляют через выработанное пространство отрабатываемого столба. При подогреве выемочного столба спаренными оконтуривающими выработками отсасы ваемую газоп ылевоздушную смесь изолированно отводят через сбойки, пройденные в эти выработки. 2 з.п,ф-лы, 3 ил. также отсос газопылевоздушной смеси из призабойной зоны разрабатываемого пласта к очистной выработке по скважинам, пробуренным под углом к очистному забою и подключенным к вытяжным вентиляционным устройствам, при этом осуществляют перераспределение расхода отсасы ваемой газопылевоздушной смеси между скважинами, находящимися в зоне работы выемочной машины, ограниченной прямоугольной вертикальной проекцией выемочной машины на плоскость очистного забоя, и остальными скважинами. При этом расход пылегазовоздушной смеси через скважины. находящиеся в зоне работы выемочной ма1675568 шины, определяют из математического выражения и з

Qf p = а(р loy+ ion-Snpp) м /мин, 1=1 где О р — расход в 1-й скважине, забой которой находится в зоне работы выемочной машины (i = 1,2Д.п), м)Мин;

n — количество скважин, находящихся в зоне работы выемочной машины; а — коэффициент кратности отсоса по метану, определяется из выражения отс с

lpn где Оотс — суммарный расход смеси во всех скважинах, пробуренных из оконтуривающих выработок, м /мин, определяется иэ выражения;

0,4(Овх - Оисх) Оотс «0,7(Овх - Оисх), 1рп — выделение из обнаженной поверхности разрабатываемого пласта и отбитого з/ „„.

Овх — количество воздуха, поступающего для проветривания очистного забоя, м /мин, 0,4 Оисх/Овх 0,8;

Оисх — количество исходящего из очистного забоя воздуха, поступающего из очистной выработки в выработку с исходящей струей, м /мин; р — производительность выемочной машины по отбойке угля, т/мин;

loy — газообильность отбитого угля, находящегося s пределах очистного забоя; м /т;

ion — удельное газовыделение с обнаженной поверхности пласта, м /(м . мин);

Snp.к — площадь прямоугольной вертикальной проекции выемочной машины на плоскость забоя, м, а в скважинах вне эоны работы выемочной машины расход отсасываемой смеси ограничивают выражением

О! =а ion(Son Snp.к)м /мин з

1=1 где Qi — расход à i-й скважине, устье которой находится вне зоны работы выемочной машины (i - 1,2,...,k),ì /мин;

Son — площадь обнаженной поверхности забоя, м, при этом указанную газовоэдушную смесь изолированно отводят за ограждающую крвпь и могут удалять через выработанное пространство отрабатываемого столба эа счет депрессии газоотсасывающего вентилятора, а при подготовке выемочного столба спаренными оконтуривающими выработками отсасываемую газопылевоэдушную смесь из указанных скважин удаляют через сбойки в спаренные выработки, 30 указанные величины зависимостей

0Ncx/QBx и параметра а были получены экспериментально, а именно . зависимость содержания метана в исходящей струе лавы у сопряжения с откаточным штреком от вели0отс чины отношения; зависимость

Овх 0исх содержания в исходящей струе лавы у сопряжения с откаточным штреком от величиОотс

O ны а=—

ipn только при значениях отношений

0,4 «с„,„/c - о 8. е д с — — - 07 может быть обеспечено нормальное и ровет.ривание забоя, заключающееся в непревышении в исходящей струе содержания метана предельно допустимых значений, При этом обеспечение установленных величин данных отношений имеет универсальное для предложенного технического решения значение, так как при других, например меньших, величинах Овх, Сисх хотя и будут превышать предельные концентрации, но все же будут иметь минимальные значения в сравнении, если отношения:

Оисх/Овх < 0,4; Оисх/Овх> 0,8:

Оотс < 04, Оотс >08

Овх 0исх Qsx Qucx

5

Угольный пласт отрабатывается длинными столбами llo простиранию. Из подготовительных оконтуривающих выработок вентиляционного штрека 1 и конвейерного штрека 2 в.плоскости разрабатываемого пласта 3 навстречу линии очистного забоя 4 под углом 40-45 к нему бурят ряд параллельных скважин 5 диаметром l00-200 мм

Устья скважин герметизируют и подсоединяют посредством коллектора 6 к всасывающему ставу вентилятора 7. Скважины 5 бурят до пересечения с линией очистного забоя 4. 8 качестве источника тяги используют, например, вентилятор 7 специального назначения. Нагнетательный став 8 от вентилятора 7 размещают за крепь, ограждающую призабойную зону лавы от выработанного пространства 9. Газодренажная фланговая выработка 10 сбойками

11 соединяется с выработанным пространством 9. На фланговый уклон (бремсберг) 10 с поверхности пробуривается вентиляционная скважина 12, оборудованная газоотсасыващим вентилятором 13 типа ВМЦГ-7.

При,одурении скважин 14 газ и пыль отводят также в выработанное пространство по принятой схеме.

Проветривание очистного забоя 4 осуществляют по комбинированной схеме

1675568 (фиг,3). Свежий воздух поступает по конвейерному штреку 2 и, омыв забой 4, основной поток отводится на вентиляционный штрек

1 за счет общешахтной депрессии, а другая часть отработанного воздуха в виде управляемых утечек отводится через выработанное пространство 9 на газодренажную фланговую выработку 10 и далее по скважине 12 — на поверхность.

Метан, выделившийся из призабойной зоны разрабатываемого пласта 3 (зоны отжима), и метановоздушная смесь из призабойного пространства очистного забоя 4 улавливается и отводится по скважинам 5 в коллектор 6 и далее по нэгнетательному ставу 8 — за ограждающую крепь в выработанное пространство 9. Угольная пыль в зоне выемочной машины также улавливается скважинами 5 и отводится в выработанное пространство 9. Причем, при неработающей выемочной машине отсос газопылевоздушной смеси по всем скважинам начинают в режиме минимального расхода, так как дебит метана и тем более образование угольной пыли при отсутствии работ по выемке угля в забой минимальное. Нос момейта включения в работу выемочной машины (комбайна, струга) выделение газа и, особенно, угольной пыли резко возрастает. Поэтому отсос газопылевоздушной смеси в скважинах, выходящих на плоскость забоя в границах прямоугольной вертикальной проекции выемочной машины на эту плоскость, увеличивают и доводят до расчетного, что в значительной степени повышает эффективность борьбы с газом и угольной пылью.И по мере продвижения выемочной машины вдоль очистного забоя (по мере выхода скважин из зоны выемочной машины) отсос смеси в них переводят нэ режим минимального расхода, т.е. до расчетного, а скважины, в зону действия которых входит выемочная машина, переводят на интенсивный отсос смеси и т.д.

Проветривание очистного забоя 4 по прямоточной схеме осуществляется следующим образом, Свежий воздух в забой 4 поступает по конвейерному штреку 2 и, проветрив забой, по выработанному пространству 9 (неподдерживаемому вентиляционному штреку и аэродинамически активным каналам, образующимся в зонах обрушения пород кровли) разрабатываемого пласта 3 за счет разрежения, создаваемого газоотсасывающим вентилятором 13 через сбойку 11, фланговую газодренажную выработку 10 и скважину 12 выдается на поверхность. Вентиляционный штрек 1 проветривается подсвежающей струей воздуха.

10 t5

25

30 данных отношений

Наличие факта оптимальности параметров проветривания при использовании предложенного способа подтверждается зависимостью Сисх от величины отношения

Оотс/!р.л, при изменении 160 на 280 (Оисх = э

=1120 M /мин, Овх Оисх = =400 м /миф т.е.

Пылегазовоздушная смесь, отсасываемэя по скважинам 5 через нагнетательный став

8, выработанное пространство 9,также вводится по описанной схеме на поверхность.

При подготовке выемочного столба спаренными оконтуривающими выработками

15 и 16 свежий воздух, поступающий по вентиляционному штреку 1, разделяется на два потока. Меньший поток воздуха используется для проветривания призабойного пространства межплавного целика 17 и отводится на спаренную выработку 15. Больший поток проветривает очистной забой 4.

Омыв забой 4, исходящая струя воздуха раздваивается. Основная часть исходящей струи удаляется по конвейерному штреку 2, другая (меньшая часть) через выработанное пространство 9, сбойку 18 выдается на спаренную выработку 16 и далее на газодренажную фланговую выработку 10, Газопылевоздушная смесь, отсасываемая через скважины 5, через коллектор 6 отводится через сбойку 18 на спаренную выработку 16. Дальнейший путь исходящей струи

- газодренажная фланговая выработка 10, скважина 12, поверхностный газоотсасывающий вентилятор 13. Газопылевоздушная смесь, отсасываемая по скважинам 5 из верхней части очистного забоя 4, отводится через сбойку 19 на спаренную выработку 15.

В каждом конкретном случае необходимо поступать следующим образом: необходимо обеспечить выполнение эа0,45 0 < 0,8; 0,4 < <.50,7

Овх Овх Оисх при неудовлетворительном проветривании при заданных величинах 0ах, !ри значение Овх необходимо увеличить зэ счет увеличения количества подаваемого в шахту воздуха; оптимальность параметров способа проветривания забоя проверяют изменением величин а, О тс, Оисх, п 1п

С сх при этом является подтверждением оптимальности выбранных параметров, которые или задаются, или принимаются в силу своей неизменчивости. только при величинах 16 < а < 28 может быть обеспечено нормальное проветривание.

1675568

Пример. Расчет параметров проветривания высокогазообильного очистного забоя по предлагаемому способу выполнен для условий разработки пласта с мощностью 2,6 м.

Распределение воздуха и метана по горным выработкам осуществляется следующим образом, Свежий воздух в объеме Q» = 1520 м /мин поступает на воздухоподающей выработке 2 для проветривания очистного забоя 4, в выработку 1 выходйт Оисх - 120 м /мин отработанного воздуха с содержанием метана 0,97;. При этом газообильность очистного забоя 4 составляет lpn = 10,01 м /мин. Отработанный воздух также выходит из призабойного пространства в выработанное в виде утечек, рассредоточенно распределенных по длине забоя 4 за счет депрессии, создаваемой газоотсасывающИМ ВЕНтИЛятОрОМ 13, В КОЛИЧЕСТВЕ Q1n =

=-220 м /мин. Эти утечки выносят IyT = 2,7 э м /мин метана. Из призабойной зоны разрабатываемого пласта и призабойного пространства забоя 4 по скважинам 5 с помощью двух вентиляторов (нижнего и верхнего) 7 эа крепь ограждения отсасывается 180 мз/мин газопылевоздушной смеси . с содержанием метана 37, Количество выдаваемого метана составляет 5,4 м /мин.

Газоотсасывающим вентилятором 13, установленным на скважине 12, отводится из очистного забоя 4 через выработанное пространство 9 О п-400 м /мин отработанного з воздуха с содержанием метана 4 При этом с выемочного участка отсасывается изолированно на поверхность I» - 15,7 м /мин метана, Применение предлагаемого способа позволит при дефиците воздуха на шахте с подачей воздуха в лаву О» = 1520 м /мин и з абсолютной гаэообильности участка 25,8 м /мин отрабатывать лаву с нагрузкой на з забой А = 3000 т/сут.

Использование предлагаемого способа позволит повысить безопасность ведения очистных работ и нагрузку на лаву по газовому фактору.

Формула изобретения

1. Способ проветривания высокогазообильных очистных забоев. включающий подачу свежего воздуха к забою и отвод исходящей струи воздуха, отсос пылегазовоздушной смеси из призабойной зоны разрабатываемого пласта и очистной выработки по скважинам, пробуренным под углом к очистному забою и соединенным с вытяжными вентиляционными устройствами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности проветривания очистного забоя эа счет снижения газопылевыделения и уменьшения местных скоплений метана в призабойной зоне при работе выемочной машины, осуществляют пере5 распределение расхода отсасываемой пылегазовоздушной смеси между скважинами, находящимися в зоне работы выемочной машины, ограниченной прямоугольной вертикальной проекцией выемочной машины

10 на плоскость очистного забоя, и остальными скважинами, при этом расход пылегазовоздушной смеси через скважины, находящиеся в зоне работы выемочной машины, определяется из следующего математиче15 ского выражения: п з

Ql Р = а(р «oy+ «оп зпрк) м /мин, i =1

20 где О« р — количество отсасываемой пылегазовоздушной смеси, отсасываемой по скважинам, находящимся в зоне работы выемочной машины (i = 1,2,3...n),мэ/мин;

n — количество скважин, находящихся в

25 зоне работы выемочной машины; а — коэффициент кратности отсоса по метану, равный отс

Ipn где lpn — газовыделение из обнаженной поверхности разрабатываемого пласта и.отбитого угля, м /мин;

Оотс суммарный расход пылегазовоэдушной,. смеси во всех скважинах, через которые осуществляют ее отсос, м /мин, который должен удовлетворять следующему математическому выражению:

0,4(0вх - Оисх) Оотс 0,7(0вх - Оисх), где О»- количество свежего воздуха, подаваемого для проветривания очистного забоя,м /мин;

Оисх — количество исходящего из очистного забоя воздуха, м /мин, равное

0,4 :Оисх/О» 0,8 j р — производительность выемочной машины по отбойке угля, т/мин;

50 «оу — газообильность отбитого угля, находящегося в пределах очистного забоя, м /т;

«оп — удельное гаэовыделение с обнаженной поверхности пласта,м /(м мин); .

Зпрк- площадь прямоугольной вертикальной проекции выемочной машины на плоскость очистного забоя, м2, а в скважинах, расположенных вне зоны работы выемочной машины, расход отсасы ваемой газопылевоздушной

1675568

10 jl, 14 б

1 714б смеси, определяют из математического выражения

Q1 = а Ipp (Яоп Sap) м / мин зб

1=1 где О1 — расход в 1-й скважине, устье которой находится вне зоны работы выемочной машины (I = 1,2,;..k),M /ìèí;

Sos — площадь обнаженной поверхности забоя, м, причем отсасываемую газопылевоздушную смесь отводят изолированно.

2. Способ по п.1, о т л и ч à ю шийся тем, что пылегазовоздушную смесь изолированно отводят за ограждающую крепь и удаляют через выработанное пространство

5 отрабатываемого столба.

3, Способ по п.1, отличающийся тем, что при подготовке выемочного столба спаренными оконтуривающими выработка10 ми, отсасываемую газопылевоздушнук смесь изолированно отводят через сбойки, пройденные в эти выработки.

1675568

<и

Составитель Л. Серова

Редактор А. Шандор Техред M,Моргентал Корректор M. Максимишинец

Заказ 2988 Тираж 272 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101